JP2005331611A - 画像形成装置及び回収ボックス - Google Patents

Abstract

【解決課題】 実際のトナー回収量に即した回収ボックスの満タン直前状態、並びに満タン状態を確実に判別することができ、トナー回収系に過剰トナーによる負荷がかかることを防止する。
【解決手段】 トナー吐き出しがあると、第１及び第２の領域１７０、１７２との堆積量のバランスが崩れ、第２の領域１７２がニヤフル状態を超え、満タン状態になっても、第１の領域１７０がニヤフル状態にならない。そこで、仕切り壁１５８に開口部１７８を設け、第２の領域１７２に堆積していく不要トナーの一部を第１の領域１７０へ受け渡し、第１及び第２の領域１７０、１７２とのバランスを維持するようにした。ニヤフル状態検出後に、フルカラー画像と白黒画像とが混在して処理される場合、白黒画像形成処理があった後にトナー吐き出しを考慮し、トナーの吐き出し量をピクセル換算して加算することで、適正な時期に回収ボックス１５０の満タンを検出することができる。
【選択図】 図７

Description

この発明は、電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置、並びに不要トナーを回収する回収ボックスに関するものである。

従来、この種の電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの複合機等の画像形成装置では、像担持体としての感光体ドラムを中心として、この感光体ドラムの周面に対向するように帯電部、光走査部、現像部、転写部等が配置されている。フルカラーの画像形成装置では、現像部として、ＣＭＹＫの各色毎に４個の現像器が設けられており、トナーとキャリヤとからなる二成分現像剤が用いられている。

このトナー及びキャリアを撹拌することによりトナーは帯電（例えば、マイナス極性）し、感光体ドラム上の静電潜像を現像することができる。

ところで、現像器では、画像密度の低い画像が連続して処理されると、過剰な撹拌によって現像剤劣化が発生し、濃度むらやかぶりが起こり易くなる。これを防止する手段としては、感光体ドラム上にトナーを吐き出し（例えば、帯形状の静電潜像を形成してトナーを供給し）、このトナー像をクリーニング部材を用いて回収することで、現像器内の現像剤の入れ替えを行うことがなされている（特許文献１及び特許文献２参照）。

トナーの回収は、感光体ドラムや中間転写体に対応して設けられたクリーニング部材（クリーニングロール）に、トナーとは逆極性の電圧を印加し、静電気力でトナーを取り込む構成と、ブレード等により機械的に掻き取る構成がある。

ところで、クリーニング部材によって回収したトナーは、回収ボックスへと搬送され、貯留されるようになっている。

回収ボックスには、回収したトナーが満タンになる直前（ニヤフル状態）を検出するニヤフル検出部が設けられている。

ニヤフル検出部の一例としては、回収ボックス側に設けられ回収トナーがニヤフル状態となったときに当該回収トナーの一部が収容される透明収容部と、装置本体側に設けられこの透明収容部の透過状態を検出するニヤフルセンサと、で構成されている。

回収ボックスには、当該回収ボックスに所定量のトナーが貯留されると、トナーが落ち込む透明部材で囲まれた収容空間が設けられており、この透明部材が光軸を遮る位置となるように光電センサ（ニヤフルセンサ）が設けられている。従って、透明部材に囲まれた空間にトナーがない場合には、投光部から発した光が受光部へ到達し、透明部材に囲まれた空間にトナーが充填されると、投光部から発した光がトナーによって遮られ、受光部に到達しないことになる。

前記透明部材にトナーが充填されるときの回収ボックス内のトナー量を予め構造的に設定しておくことで、ニヤフル状態を検出することができる。

ここで、従来、画像形成装置では、回収ボックスにおいて、ニヤフルセンサでニヤフル状態を検出した後、回収ボックスの交換を報知することで、ユーザーに対して、交換の猶予を与えている。

すなわち、ニヤフル検知後、画像形成処理する画像データに基づく、ピクセル数をカウントし、例えば、ＪＩＳ規格のＡ４サイズに換算した場合に、各色の画像密度が５％で１０００枚分の画像形成処理を行うことができる。前記１０００枚に達すると、回収ボックスが満タンになったとして、装置を停止するようにしている。
特開２００３−２９５５５９公報 特開平１１−２９５９７６号公報

しかしながら、回収ボックスには、非画像形成時に吐き出された過剰なトナー（記憶媒体に転写されないで回収されるトナー）も回収される場合がある。前記透明部材は、このような吐き出しトナーの回収について考慮されていないため、ニヤフル検出時期を誤る可能性たある。

また、ニヤフル検出が適正に行われたとしても、前記画像データに基づくピクセル数による満タン判別では、回収ボックスの許容回収量を超えても停止しない可能性があり、クリーニング部材や回収ボックス、或いはクリーニング部材から回収ボックスへのトナー搬送機構等への負荷が増大する。

本発明は上記事実を考慮し、実際のトナー回収量に即した満タン直前状態、並びに満タン状態を確実に判別することができ、トナー回収系に過剰トナーによる負荷がかかることを防止することができる画像形成装置及び回収ボックスを得ることが目的である。

第１の発明は、像担持体に表面に対して近接される帯電部材へ所定の電圧を印加することで、前記像担持体の表示を一様に帯電するための帯電手段を備え、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を少なくともトナーを含む二成分現像剤を用いて現像する現像手段と、現像手段で現像された像担持体上のトナー画像を直接、或いは中間転写体を介して記録媒体へ転写する転写手段と、前記転写手段で転写された記録媒体上のトナー画像を定着する定着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記現像手段に貯留されているトナー量を補給又は吐き出すことで、当該現像手段による現像濃度を調整する濃度調整手段と、前記像担持体上のトナー画像を転写したときに発生する転写残トナー、或いは前記濃度調整手段で吐き出しを行ったときに発生する吐き出しトナーを含む不要トナーを取り込み、像担持体面をクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段で取り込んだ不要トナーを回収する回収ボックスと、前記回収ボックスに回収した不要トナーの量が、当該回収ボックスの不要トナー貯留許容量よりも所定量少ないニヤフル状態を検出するニヤフルセンサと、前記ニヤフルセンサによって回収ボックス内の不要トナーのニヤフル状態を検出した後の、前記画像データに基づく実処理量を演算する第１の演算手段と、前記ニヤフルセンサによって前記濃度調整手段回収ボックス内の不要トナーのニヤフル状態を検出した後の、前記濃度調整手段によるトナー吐き出し量を換算して疑似処理量を演算する第２の演算手段と、前記実処理量と前記疑似処理量との合算値が基準値に達した場合に、前記回収ボックスの満タンを判別する満タン判別手段と、を有している。

第１の発明によれば、ニヤフルセンサにより、ニヤフル状態を検出すると、満タン判別手段が起動する。

すなわち、第１の演算手段では、画像データに基づく実処理量を演算し、第２の演算手段では、濃度調整手段によるトナー吐き出し量を疑似処理量に換算し、両者が合算する。満タン判別手段では、この合算値が予め設定された基準値に達したか否かを判断し、合算値が基準に達している場合に、回収ボックスの満タンを判別する。

満タン判別後は、例えば、装置を強制停止させる等の措置をとることで、回収ボックスに入りきらないトナーによって、クリーニング手段を構成する機構に過負荷となることを未然に防止することができる。

上記第１の発明において、前記実処理量及び疑似処理量が、画像の最小単位であるピクセル数に換算されることを特徴としている。

ピクセル数に換算することで、例えば、処理枚数に比べて画像濃度を加味したデータとすることができる。

第２の発明は、像担持体に表面に対して近接される帯電部材へ所定の電圧を印加することで、前記像担持体の表示を一様に帯電するための帯電手段を備え、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を少なくともトナーを含む二成分現像剤を用いて現像する現像手段と、現像手段で現像された像担持体上のトナー画像を直接、或いは中間転写体を介して記録媒体へ転写する転写手段と、前記転写手段で転写された記録媒体上のトナー画像を定着する定着手段と、を備えた画像形成装置に用いられ、前記像担持体上の不要トナーを取り込み回収する回収ボックスであって、前記回収ボックスは、回収容積が相対的に小さい第１の領域と、相対的に大きい第２の領域に仕切り壁によって仕切られており、前記第１の領域には、回収したトナー量が、当該回収ボックス全体のトナー貯留許容量よりも所定量少ないニヤフル状態となったときに、貯留されているトナーの一部が収容される凹陥部が形成され、装置本体側には、前記回収ボックスの装填状態で、前記凹陥部に収容されるトナー有無を検出するニヤフルセンサが配設され、前記仕切り壁には、前記第１の領域に貯留されていくトナーが当該第１の領域の容積に対してニヤフル状態になった時点で、前記凹陥部にトナーが収容されるように、前記第２の領域から第１の領域へトナーが流入する開口部が形成されている、ことを特徴としている。

第２の発明によれば、回収ボックスの構造は、相対的に回収容積が大きい領域と小さい領域とに仕切り壁によって仕切られている。

ニヤフル状態を検出するための凹陥部は、相対的に回収容積が小さい第１の領域に設けられ、回収したトナーが堆積し、ニヤフル状態となるまでの応答性をよくしている。すなわち、全体的な容量が少ない方が所謂「嵩」の変化量（例えば、堆積する高さの変化）が大きいため、精度よくニヤフル状態を判別することができる。

一方、第２の領域には、第１の領域以外のトナーが貯留されるが、この第２の領域と第１の領域とのバランスが崩れるような大量のトナーが送り込まれた場合、第１の領域でのニヤフル状態の判別時期を逸する場合がある。

そこで、第１の領域に貯留されていくトナーが当該第１の領域の容積に対してニヤフル状態になった時点で、前記凹陥部にトナーが収容されるように、前記第２の領域から第１の領域へトナーが流入する開口部を設けた。

この開口部により、第２の領域に極端に多くのトナーが送り込まれると、その一部が開口部を介して第１の領域へ流入し、第１の領域と第２の領域との堆積変化量のバランスを保つことができ、正確なニヤフル状態の検出を維持することができる。

以上説明した如く本発明では、実際のトナー回収量に即した回収ボックスの満タン直前状態、並びに満タン状態を確実に判別することができ、トナー回収系に過剰トナーによる負荷がかかることを防止することができるという優れた効果を有する。

（全体構成）
図１には、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０の概要が示されている。画像形成装置１０には、エンジン部１２が備えられており、エンジン部１２の下部には、給紙ユニット１４が設けられている。

この給紙ユニット１４は、用紙が積載される用紙トレイ２２と、この用紙トレイ２２から用紙を送り出す給紙ロール２４と、で構成されており、給紙ロール２４により送り出された用紙は、搬送ロール２６、２８を経て給紙路３０を通過し、後述する転写ロール７４へ搬送される。

この転写ロール７４によってトナー像が用紙に転写され、定着部３２の定着ロール３２Ａで定着された後、切替爪３４の位置選択によって、排出ロール３６又は排出ロール３８により、エンジン部１２の上部に設けられた第１の排出トレイ１６又は第２の排出トレイ１８へ排出される。

ここで、両面印刷の場合、上記のような順序で表面の印刷が終わった後、第１の排出トレイ１６へ用紙が完全に排出される前に、排出ロール３６が逆転し、該用紙が反転路４０へ供給される。そして、搬送ロール４２、４４、４６、４８を経て再び給紙路３０に戻され、用紙の裏面側が印刷される。また、手差し印刷の場合、手差しトレイ２０へ用紙を載置することで、用紙は手差しロール４９から搬送ロール４８を経て給紙路３０へ搬送され、印刷される。

ところで、画像形成装置１０の図１右側には、各色毎の現像剤（トナーと磁性キャリアからなる）が充填された４個の現像剤カートリッジ６４が配設されている。この現像剤カートリッジ６４は、それぞれ現像剤供給路６５によって、図１の上から順に配列された後述する現像器ユニット５８（現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃ）と接続されており、現像剤カートリッジ６４中の現像剤が現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃへ供給される。

現像剤カートリッジ６４の図１左側には、露光ユニット６２が配置されており、露光ユニット６２からは、画像信号に応じた４本のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）が、露光ユニット６２の図１左側に配置された感光体ユニット５０を構成する感光体５２へ向けて発せられ、感光体５２に潜像を形成するようになっている。

感光体ユニット５０は、縦方向に並べられた４つの感光体ドラム５２（５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ）を備えており、上部から例えばイエロー（５２Ｙ）、マゼンダ（５２Ｍ）、ブラック（５２Ｋ）、シアン（５２Ｃ）用となっている。

露光ユニット６２は、 Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）（以下総称する場合は、レーザ光Ｌという）を出力する光源部と、レーザ光Ｌに対して変調及び走査を行なう変調処理部と、露光面上の走査速度を補正するｆθレンズや走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ等により構成された光学系と、を含んで構成されている。

露光ユニット６２では、光源部から射出された各色のレーザ光Ｌが変調処理部に入射され、各色毎の画像情報に応じてそれぞれ変調されて、ポリゴンモータ６３により回転しているポリゴンミラー６７により走査（主走査）される。ポリゴンミラー６７により走査された各色のレーザ光Ｌは、ミラー群６９により各色に対応する感光体５２の配設方向に反射されて各感光体５２上に結像される。

感光体ユニット５０には、各感光体５２に対応して、帯電ロール５６及びリフレッシュロール５４が備えられており、それぞれ感光体５２に接触回転するように設けられている。帯電ロール５６では、感光体５２を一様に帯電させ、後述する現像器ユニット５８に備えられたマグネットロール８０から飛翔するトナーを感光体５２の表面に付着させる。一方、リフレッシュロール５４では感光体５２を放電させ、感光体５２の表面に付着した不要トナーを取り除き、感光体５２の表面にトナーが残留することで生じるゴースト等を防止する。

ここで、現像器ユニット５８は、それぞれの感光体ユニット５０の図１右下側に配置されており、各感光体ドラム５２（５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ）に対応して４つの現像器６０（６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃ）が縦方向に並べられている。

この現像器６０は、トリクル現像方式（現像剤の帯電性能の低下を防止して現像剤交換のインターバルを延ばすために、現像器内に現像剤を徐々に補給する一方で、過剰になった（劣化したキャリアを多く含む）劣化現像剤を排出しながら現像を行う現像方式である）を採用しており、劣化現像剤は図示しない回収容器に回収されるようになっている。

一方、感光体ユニット５０の図１左側には、中間転写ユニット６６が配置されており、３つのドラム状の中間転写体６８、７０、７２が備えられている。２つの一次中間転写体６８、７０は、縦方向に上下に並べられており、上部の一次中間転写体６８が、感光体５２のうち上部に配置された２つの感光体５２Ｙ、５２Ｍに接触回転し、下部の一次中間転写体７０が、下部に配置された２つの感光体５２Ｋ、５２Ｃに接触回転するようになっている。また、二次中間転写体７２は、一次中間転写体６８、７０の双方に接触回転するようになっており、この二次中間転写体７２に、前述した転写ロール７４が接触回転する。

したがって、感光体５２Ｙ、５２Ｍから各トナー像が一次中間転写体６８に転写され、感光体５２Ｋ、５２Ｃから各トナー像が一次中間転写体７０にそれぞれ転写される。この一次中間転写体６８、７０に転写された各２色のトナー像が、二次中間転写体７２に転写されて４色となり、この４色のトナー像が転写ロール７４により用紙に転写されることになる。

これらの中間転写体６８、７０、７２の近傍には、それぞれクリーニングロール７６及びクリーニングブラシ７８が配置されており、中間転写体６８、７０、７２の表面の不要トナーが掻き落とされる。

クリーニングロール７６及びクリーニングブラシ７８は、図３に示される如く、クリニーングユニット７９の筐体７９Ａに装着されている。なお、このクリーニングユニット７９は、二次中間転写体７２に対応配置されたものであるが、一次中間転写体６８、７０に対応配置されたクリーニングユニットも同一の構造である。

ここで、クリーニングブラシ７８で集めた不要トナーは、再度二次中間転写体７２へ（静電気的に）吐き出し、クリーニングロール７６で取り込むようにしている。

クリーニングロール７６は、金属の線材が所定の軸線を中心に螺旋状に巻回されたオーガ７９Ｃが収容された一時貯留部７９Ｂに対応しており、前記クリーニングロール７６で取り込んだ不要トナーは、ブレード７９Ｄによってかきとられ、一時貯留部７９Ｂへ貯留する。

この一時貯留部７９Ｂでは、前記オーガ７９Ｃが軸線方向に回転することで、一時貯留部７９Ｂに貯留している不要トナーを一方の軸端方向へ搬送するようになっている。

この一時貯留部７９Ｂの一方の軸端は開口され、回収ボックス１５０（図１の鎖線参照）と連通している。

図４に示される如く、回収ボックス１５０には、３個の貫通孔１５２、１５４、１５６が設けられている。

３個の貫通孔１５２、１５４、１５６は、２個の一次中間転写体６８、７０と１個の二次中間転写体７２にそれぞれ対応して設けられた一時貯留部からの不要トナーを回収する役目を有している。

回収ボックス１５０は、エンジン部１２に対して、紙面手前側に配設されており、ユーザーによって着脱可能に取り付けられている。この回収ボックス１５０の構造については、後述する。

図２に示すように、現像器ユニット５８は４つの現像器６０で構成されており、各現像器６０は箱状のハウジング１１０及びハウジング１１０を閉塞する蓋体１２０を備えており、ハウジング１１０には、感光体５２へトナーを供給するマグネットロール８０（現像剤担持体）と、現像器６０内の現像剤を攪拌しマグネットロール８０へ現像剤を供給するスパイラルオーガ１１２（供給部材）及びスパイラルオーガ１１４（攪拌部材）、が回転自在に軸支されている。

また、各現像器６０は、マグネットロール８０が感光体５２に当接する位置と、感光体５２から退避した位置とに移動可能となっており、画像形成時には、マグネットロール８０が感光体５２に当接するようになっている。これにより、感光体５２に形成された潜像に対応してトナーが感光体５２に付着するようにしているが、画像形成が行われない場合には、現像器ユニット５８は感光体５２から退避するようになっている。

マグネットロール８０には、交流成分に直流成分を重畳した現像バイアス電圧が印加されており、これにより感光体５２の静電潜像（画像部）のみにトナーを静電的に付着させてトナー像の形成が行われる。

（回収ボックス１５０の構造）
図４及び図５に示される如く、回収ボックス１５０は、薄肉箱型形状で、図４に向かって幅方向中央部には縦方向に沿って２個の貫通孔１５２、１５４が設けられている。上側の貫通孔１５２（以下、第１の貫通孔１５２という）がＹＭ色用の一次中間転写体６８に配設された一時貯留部に対応し、下側の貫通孔１５４（以下、第２の貫通孔１５４という）がＫＣ色用の一次中間転写体７０に配設された一時貯留部７９Ｂに対応している。

この２個の貫通孔１５２、１５４の間には、上部が図４に向かって右肩上がりに傾斜された仕切り壁１５８が設けられている。

仕切り壁１５８は、その上端が第１の貫通孔１５２の側方位置に達しており、下端が回収ボックス１５０の底板部１６０まで達している。

この仕切り壁１５８によって、底板部１６０は仕切られ、図４に向かって左側と右側との比が約１：２程度とされている。

ここで、第１の貫通孔１５２から流入する不要トナーは、仕切り壁１５８の上面に沿って、図４に向かって左側の底板部１６０Ａ方向へ案内される。また、第２の貫通孔１５４から流入する不要トナーは、仕切り壁１５８によって分割された図４に向かって右側の底板部１６０Ｂ方向へ案内される。

また、回収ボックス１５０における、図４に向かって左上の側壁近傍には、二次中間転写体７２に配設された一時貯留部７９Ｂに対応した貫通孔１５６（以下、第３の貫通孔１５６という）が設けられている。

この第３の貫通孔１５６の直下は、前記仕切り壁１５８で仕切られた図４に向かって左側の底板部１６０Ａとなっており、その中間位置には、図４に向かって右肩上がりの傾斜を持つ凸部１６２が形成されている。凸部１６２の上端は、前記第１の貫通孔１５２の左側方に達しており、下端は回収ボックス１５０の側壁に対して所定の隙間を開けた位置となっている。

このため、第３の貫通孔１５６から流入する不要トナーは、凸部１６２の上面に沿って、前記回収ボックス１５０の側壁との隙間を通過し、仕切り壁１５８で仕切られた図４に向かって左側の底板部１６０Ａへと至るようになっている。

また、回収ボックス１５０の図４に向かって右側には、それぞれ各色の現像部５８に対応して設けられた４個の蓋付貫通孔１６４Ｙ、１６４Ｍ、１６４Ｋ、１６４Ｃが縦方向に設けられている。各蓋付貫通孔１６４Ｙ、１６４Ｍ、１６４Ｋ、１６４Ｃの間には、それぞれ隔壁１６６が設けられている。この蓋付貫通孔１６４Ｙ、１６４Ｍ、１６４Ｋ、１６４Ｃは、現像器ユニット５８から現像剤（特にキャリア）を回収する役目を有している。なお、このキャリアの回収量は、不要トナーに比べて、少量であるため、隔壁１６６によって分割されたそれぞれのキャリア回収領域１６８Ｙ、１６８Ｍ、１６８Ｋ、１６８Ｃに回収され、不要トナーよりも先に満タンになることはない。

前記仕切り壁１５８によって仕切られた、図４に向かって右側の底板部１６０Ｂは、その一部（図４の右半分）が前記キャリア回収領域１６８Ｙ、１６８Ｍ、１６８Ｋ、１６８Ｃ（Ｃ色用）として利用されており、この結果、第２の貫通孔１５４から流入する不要トナーを回収する領域（以下、第１の領域１７０という）は、前記第１の貫通孔１５２及び第３の貫通孔１５６から流入する不要トナーを回収する領域（以下、第２の領域１７２という）よりも容積が小さく形成されている。

この第１の領域１７０と第２の領域１７２との容積比は、流入する不要トナーの単位時間当たりの量に比例しており、第１の領域１７０及び第２の領域１７２共に、ほぼ同時期に満タンになる構成となっている。

ここで、第１の領域１７０の図４に向かって右側には、ニヤフル状態判別用仕切り壁１７４が形成されている。満タン判別用仕切り壁１７４の上端は、図４に向かって左肩上がりに傾斜するように屈曲されている。底板部１６０Ｂからこのニヤフル状態判別用仕切り壁１７４の上端までは、寸法Ａとなっている。

前記第１の領域１７０と第２の領域１７２との関係を、前記仕切り壁１５８の位置で言うと、底板部１６０の図４に向かって左端から寸法Ｂの位置に仕切り壁１５８が設けられ、この仕切り壁１５８から寸法Ｃの位置にニヤフル状態判別用仕切り壁１７４が設けられている。なお、寸法Ｂの方が寸法Ｃよりも大きい。

このニヤフル状態判別用仕切り壁１７４の図４に向かって右側の底板部１６０には、底板部１６０から突出するように小容量の収容部材１７６が一体形成されている。この収容部材１７６は、透明材質で形成されており、内部に不要トナーが入っているか否かが目視で認識可能となっている。

本実施の形態では、回収ボックス１５０の装置本体への装填状態で、当該装置本体側に、この収容部材１７６を挟むように投光部と受光部で構成された光電センサ２２２（図４の想像線、図６及び図７参照）が配設されている。この光電センサ２２２では投光部から光を発すると、その光軸上には収容部材１７６が介在されるようになっている。

このため、収容部材１７６に不要トナーが存在しない場合には、前記光は受光部へ到達し、不要トナーが存在する場合には、前記光は不要トナーによって遮られて受光部へは到達しない。すなわち、受光部による受光状態で、収容部１７６の不要トナーの有無を判別することができる構成となっている。トナー有りと判別されると、この時点が、回収ボックス１５０内のトナーは満タン間近であることを示すニヤフル状態と判別することができる。

上記構成の回収ボックス１５０において、本実施の形態では、仕切り壁１５８の一部に第１の領域１７０と第２の領域１７２とを連通する開口部１７８を設けている。開口部１７８は、前記仕切り壁１５８の傾斜部の下端から底板部１６０の間に設けられている。

開口部１７８の下端部は、底板部１６０から寸法Ｄの位置となっている。この寸法Ｄは、前記満タン判別用仕切り壁１７４の高さ（寸法Ａ）よりも高くなっている。

また、開口部１７８の上端は、前記満タン判別用仕切り壁１７４の傾斜された上端の、傾斜に沿った延長線上に位置している（図４の鎖線参照）。

さらに、仕切り壁１５８の高さ寸法Ｄは、以下の関係を満たすようになっている。

Ａ＋｛Ｄ×（Ｂ／Ｃ）｝・・・（１）
なお、重複するが、各変数の定義を列挙する。

Ａ：ニアフル状態判別用仕切り壁の高さ寸法
Ｂ：第２の領域１７２の底板部１６０Ａの寸法
Ｃ：第１の領域１７０の底板部１６０Ｂの寸法
Ｄ：仕切り壁１５８の高さ寸法
また、開口部１７８は、図５の奥行き方向において、前記収容部材１７６とオフセットされている。

上記条件で、仕切り壁１５８に開口部１７８を設けることで、第２の領域１７２に大量の不要トナーが堆積したとき、開口部１７８からその一部が第１の領域１７０に流入し、第２の領域１７２がニヤフル状態となったときに同期して、第１の領域１７０でニヤフル状態の検出（光電センサ２２２による検出）が可能となる。

なお、大量の不要トナーの堆積とは、後述するプロセスコントロールのＴＣ濃度制御により発生し得る。

（プロセスコントロール）
ここで、本実施の形態に係るフルカラープリンタでは、所定のタイミングで、プロセスコントロール動作が実行され、各色のトナー像の濃度が所定の濃度に等しくなるような制御が行われる。このプロセスコントロール動作は、例えば、プリンタの電源が投入されたときや、所定枚数のプリントが行われたとき、あるいは感光体ドラム２の回転数が所定値に達したときや、プリンタ本体１内部の温度や湿度が所定値以上変化したときなど、所定のタイミングで実行される。

上記プロセスコントロール動作では、感光体ドラム５２上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像からなるパッチマークを、１００％や５０％等の所定の濃度で形成し、当該感光体ドラム５２上に形成された各色のトナーパッチマークを、一次中間転写体６８、７０或いは二次転写体７２上等に転写した状態で、濃度センサ（図示省略）によって読み取り、現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ内のトナー濃度（以下、ＴＣ濃度制御という）や、露光ユニット６２の露光量（以下、光量制御という）などを調整することにより、所定の画像濃度が得られるように制御する動作が行われる。

ＴＣ濃度制御では、現像器ユニット５８にトナーを補給したり、貯留されているトナーを吐き出すことで濃度調整を行う。すなわち、特に現像器ユニット５８からのトナーの吐き出しでは、吐き出したトナーは用紙へ転写せず、クリーニングロール７６、一時貯留部を介して、前記回収ボックス１５０へ回収するようになっている。

（画像形成制御系）
次に、図６の制御ブロック図に従い、エンジン部１２における画像形成のための制御系を説明する。

メイン電源管理部２００には、図示しない商用電源が接続されており、低電圧電源及び高電圧電源を生成し、電源供給ラインを介して各部へ電源を供給する。

メインコントローラ２０２には、ユーザインターフェイス２０４が接続され、ユーザーの操作によって画像形成等に関する指示がなされると共に、画像形成時等の情報をユーザーへ報知するようになっている。

また、このメインコントローラ２０２には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、画像データが入力されるようになっている。

画像データが入力されると、メインコントローラ２０２では、例えば、画像データに含まれるプリント指示情報と、イメージデータとを解析し、エンジン部１２に適合する形式（例えば、ビットマップデータ）に変換し、画像形成処理制御部２０６へ画像データを送出する。

画像形成処理制御部２０６では、入力されたイメージデータに基づいて、光走査系コントロール部２０８、駆動系コントロール部２１０、帯電器コントロール部２１２、現像装置コントロール部２１４、定着器コントロール部２１６のそれぞれを同期制御し、画像形成を実行する。

また、メインコントローラ２０２には、前記回収ボックス１５０に設けられた光電センサ２２２が接続されている。

ここで、本実施の形態では、前記光電センサ２２２でニヤフル状態を検出すると、メインコントローラ２０２では、ユーザーインタフェイス２０４の表示面に、回収ボックスの交換を促すメッセージ等を表示したり、警告音を発すると共に、その後の回収ボックス１５０の満タン状態を処理量とＴＣ濃度制御によるトナー吐き出し量とに基づいて、演算処理によって判別するようにしている。

以下、図７の機能ブロック図に従い、メインコントローラ２０２において実行される回収ボックス１５０内のトナー量管理制御について説明する。

光電センサ２２２は、ニヤフル状態判別部２５０に接続されており、当該光電センサ２２２で検出した結果は、このニヤフル状態判別部２５０に入力される。

ニヤフル状態判別部２５０では、光電センサ２２２の受光部が投光部からの光を受けたときに出力される信号（例えば、ローレベル信号）を検出すると、ニヤフル状態ではないと判別する。一方、受光部が投光部からの光を受けなかったときに出力される信号（例えば、ハイレベル信号）を検出すると、ニヤフル状態であると判別する。

ニヤフル状態判別部２５０は、メッセージ出力部２５２及び満タン判別起動指示部２５４と接続されている。前記ニヤフル状態判別部２５０では、ニヤフル状態であると判別されると、メッセージ出力部２５２に対して、メッセージ出力指示信号を出力する。これにより、メッセージ出力部２５２では、ユーザインターフェイス２０４を制御して、回収ボックス１５０の交換を促すメッセージを表示し、かつ、警報等を出力する。

一方、ニヤフル状態判別部２５０では、ニヤフル状態であると判別されると、満タン判別起動指示部２５４に起動信号を出力する。

満タン判別起動指示部２５４では、この起動信号の入力により、画像データ取込部２５６を制御して、画像データを取り込むと共に、吐き出し量読出部２５８を制御して、ＴＣ濃度制御があった場合の吐き出し量を読み出す。

画像データ取込部２５６で取り込んだ画像データは、ピクセルＰ_G換算部２６０へ送出され、画像データに基づくトナー使用量をピクセル数Ｐ_Gに換算する。また、吐き出し量読出し部２５８で読み出した吐き出し量データは、ピクセルＰ_H換算部２６２へ送出され、吐き出し量をピクセル数Ｐ_Hに換算する。

前記ピクセルＰＧ換算部２６０及びピクセルＰＨ換算部２６２は、それぞれ加算部２６４に接続されており、それぞれで換算したピクセル数Ｐ_G及びピクセル数Ｐ_Hが加算される（Ｐ←Ｐ_G＋Ｐ_H）。

加算部２６４で加算したピクセル数Ｐは、比較部２６６へ送出され、比較部２６６では、基準値Ｐ_C記憶部２６８から読み出した基準値Ｐ_Cと比較されるようになっている。この基準値ＰＣは予め定められたピクセル数であり、本実施の形態では、ＪＩＳ規格のＡ４サイズでフルカー画像を形成した場合に１０００枚程度に相当する。

比較部２６６での比較結果は、満タン状態判定部２７０へ送出され、基準のピクセル数に達したか、すなわち満タン状態になったか否かが判断され、満タン状態と判別されると、強制停止指示部２７２を介して、装置の強制停止を指示する。

以下に本実施の形態の作用を説明する。

（画像形成処理の流れ）
各感光体５２の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成（印字）プロセスが次のように行われる。

まず、各感光体５２は所定の回転速度（例えば９５ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。

そして、感光体５２の表面は、図１に示すように、帯電ロール５６に所定の帯電レベル（例えば、約−８００Ｖ）の直流電圧を印加することによって、所定レベルに一様に帯電される。なお、本実施の形態では、帯電ロール５６に対して直流電圧のみを印加しているが、交流成分を直流成分に重畳するように構成することもできる。

次に、一様な表面電位とされた各感光体５２の表面に、露光ユニット６２によって各色に対応したレーザ光Ｌが照射され、各色毎の画像情報に応じた静電潜像が形成される。これにより、感光体５２のレーザ光Ｌによる露光部位の表面電位は所定レベル（例えば、−６０Ｖ以下程度）にまで除電される。

そして、各感光体５２の表面に形成された静電潜像は対応する各現像器ユニット５８によって現像され、各感光体５２上に各色のトナー像として可視化される。

次に、各感光体５２上に形成された各色のトナー像は、対応する一次中間転写ドラム６８、７０上に静電的に一次転写される。ここで、感光体ドラム５２Ｙ、５２Ｍに形成されたＹ色及びＭ色のトナー像は一次中間転写ドラム６８に、感光体ドラム５２Ｋ、５２Ｃに形成されたＫ色及びＣ色のトナー像は一次中間転写ドラム７０上に、各々転写される。

この後、一次中間転写ドラム６８、７０上に形成されたトナー像は、二次中間転写ドラム７２上に静電的に二次転写される。これにより、二次中間転写ドラム７２上には、単色像からＹ、Ｍ、Ｋ、Ｃの各色の四重色像までのトナー像が形成されることになる。

最後に、二次中間転写ドラム７２上に形成されたトナー像は、転写ロール７４によって用紙搬送路を通る用紙に三次転写される。当該用紙は、三次転写の後、用紙上に形成されたトナー像が、定着ユニット３２によって加熱定着され、画像形成プロセスが終了する。

（回収ボックス管理（ニヤフル状態判別））
ここで、本実施の形態では、上記画像形成処理の際に発生する一次転写体６８、７０や二次転写体７２上の不要トナーや、ＴＣ濃度制御によって現像器ユニット５８から吐き出され、一次転写体６８、７０や二次転写体７２に残留するトナーをクリーニングユニット７９によって取り込み、回収ボックス１５０へ回収している。

この回収ボックス１５０への回収の際、満タンを検出した時点で、ユーザーに交換を要求したのでは、交換されるまで画像形成処理ができないため、満タン直前の状態（ニヤフル状態）を検出し、交換を促した後、所定量の画像形成処理を許容するようにしている。

このため、ニヤフル状態の検出は、その後の画像形成処理量に多大な影響を及ぼすため、確実な検出が必要となるが、画像形成処理以外の不要トナー（すなわち、ＴＣ濃度制御によって吐き出される不要トナー）に関して、考慮していなかった。

そこで、本実施の形態では、このＴＣ濃度制御による不要トナーの吐き出しがあっても、確実にニヤフル状態を検出するように回収ボックス１５０の構造を実現した。

画像形成による不要トナーは、第１乃至第３の貫通孔１５２、１５４、１５６から回収ボックス１５０に流入し、第１及び第３の貫通孔１５２、１５６から流入した不要トナーは、第２の領域１７２へと至り、第２の貫通孔１５４から流入した不要トナーは、第１の領域１７０へと至る。

一方、ＴＣ濃度制御により吐き出された不要トナーは、第３の貫通孔１５６から回収ボックス１５０へ流入する。このため、この不要トナーは、凸部１６２の上面に沿って、凸部１６２と回収ボックス１５０の側壁との隙間を通って、第２の領域１７２における底板部１６０Ａに堆積していく。

ここで、画像形成処理によって発生する不要トナーは、第１の領域１７０と第２の領域１７２との容積差に比例した量でそれぞれに体積していくため、その内、容積の小さい第１の領域１７０がニヤフル状態判別用仕切り壁１７４を越えて、収容部１７６に収容されると、光電センサ２２２によってニヤフル状態を検出することができ、このとき、第２の領域１７２もほぼニヤフル状態となる。

ところが、前記トナー吐き出しがあると、この第１の領域１７０と第２の領域１７２との堆積量のバランスが崩れ、第２の領域１７２がニヤフル状態を超え、満タン状態になっても、第１の領域１７０がニヤフル状態にならない場合がある。

そこで、この第１の領域１７０と第２の領域１７２との間の仕切り壁１５８に開口部１７８を設け、第２の領域１７２に堆積していく不要トナーの一部を第１の領域１７０へ受け渡し、第１の領域１７０と第２の領域１７２とのバランスを維持するようにした。

開口部１７８は、以下の条件によって設けられる。

（１） 仕切り壁１５８の高さ寸法Ｄ＞ニヤフル状態判別用仕切り壁１７４の高さ寸法
（２） 開口部１７８の上端は、ニヤフル状態判別用仕切り壁１７４の上部に設けた傾斜方向の延長線上に位置する。

（３） ニアフル状態判別用仕切り壁の高さ寸法Ａ、第２の領域１７２の底板部１６０Ａの寸法Ｂ、第１の領域１７０の底板部１６０Ｂの寸法Ｃ、仕切り壁１５８の高さ寸法Ｄの関係が、
Ａ＋｛Ｄ×（Ｂ／Ｃ）｝・・・（１）
を満たす。

（４） 収容部１７６に対して、奥行き方向にオフセットさせる。

上記（１）乃至（４）の条件で開口部１７８を形成することで、精度の高いニヤフル状態の判別が可能となる。

（回収ボックス管理（満タン監視制御））
一方、精度の高いニヤフル状態の判別がなされても、その後の不要トナーの量を精度よく判別しなければ、許容する画像形成処理量と実際の回収ボックス１５０の満タン状態とが一致せず、不要トナーが過剰回収され、クリーニングユニット７９の駆動系等の駆動過負荷になる場合がある。そこで、本実施の形態では、画像形成処理並びにＴＣ濃度制御によるトナー吐き出しの双方を考慮して、適正な満タン検出制御を行っている。

図８には、メインコントローラ２０２において制御される回収ボックス管理制御ルーチンを説明する。

ステップ３００では、ピクセル数Ｐ_G及びピクセル数Ｐ_Hをそれぞれ初期化し、次いでステップ３０２へ移行して光電センサ２２２によりニヤフル状態を検出したか否かが判断される。

このステップ３０２で肯定判定されると、ステップ３０４へ移行してユーザインタフェイス２０４を制御して、回収ボックス１５０の交換を促すメッセージを出力する。

次いでステップ３０６では、プリント指示があったか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ３０８で当該プリント指示の画像データに基づいて、使用トナー量をピクセル数Ｐ_Gに換算し、ステップ３１０へ移行する。また、ステップ３０６で否定判定された場合には、ステップ３１０へ移行する。

ステップ３１０では、ＴＣ濃度制御によるトナーの吐き出しがあったか否かが判断され、肯定判定されるとステップ３１２へ移行して吐き出しトナー量をピクセル数Ｐ_Hに換算してステップ３１４へ移行する。また、ステップ３１０で否定判定された場合には、ステップ３１４へ移行する。

ステップ３１４では、前記ステップ３０８で換算したピクセル数Ｐ_Gとステップ３１２で換算したピクセル数Ｐ_Hとを加算（合算）し（加算値＝Ｐ）、次いでステップ３１６へ移行して予め定めた基準値Ｐ_Cを読み出して、ステップ３１８へ移行する。

ステップ３１８では、この読み出した基準値Ｐ_Cと加算値Ｐとを比較し、Ｐ_C＜Ｐと判定された場合には、回収ボックス１５０に回収されるトナー量が許容量を超えたと判断し、ステップ３２０へ移行して装置の強制停止処理を実行（或いは実行指示）する。

また、ステップ３１８でＰ_C≧Ｐと判定された場合には、回収ボックス１５０内のトナー量は許容量を超えて以内と判断し、ステップ３２２へ移行する。

ステップ３２２では、回収ボックス１５０の交換がなされたか否かが判断され、否定判定された場合には、ステップ３０６へ戻り、上記工程を繰り返す。

また、ステップ３２２で肯定判定された場合には、新品の回収ボックス１５０であるため、回収ボックスの監視は終了する。

図９及び図１０は、ニヤフル状態判別からの回収ボックス１５０へ回収されるトナー量の推移を示しており、図９はニヤフル状態判別後、全ての画像処理がＫ色のみの処理（白黒画像処理）の場合を示している。このような白黒画像処理が実行された場合、本実施の形態のエンジン部１２の構造上、他の色（ＣＭＹ）は現像器ユニット５８内で過剰に撹拌され（撹拌駆動源が共通）、帯電量が適正値を逸脱するため（ＴＣ低下）、吐き出しが実行される。

この吐き出し量をピクセル換算して、白黒画像形成処理に起因するトナー回収量のピクセル換算値に加算することで、予め設定したピクセル数で回収ボックス１５０のトナー量が満タンとなる。

図１０は、ニヤフル状態検出後に、フルカラー画像と白黒画像とが混在して処理された場合を示しており、白黒画像形成処理があった後にトナー吐き出しを考慮しないと、図１０の鎖線で示すように、回収ボックス１５０のトナー回収許容量を超えても基準値であるピクセル数にならない。そこで、図１０の実線（太線）で示すようにトナーの吐き出し量をピクセル換算して加算することで、適正な時期に回収ボックス１５０の満タンを検出することができる。

なお、トナー吐き出しは、白黒画像形成後に実行するようにしたが、白黒画像形成実行前であってもよい。

本実施の形態に係る画像形成装置を示す側面図である。 本実施の形態に係る現像部の拡大図である。 クリーニングユニットの拡大図である。 回収ボックスの内部構造を示す正面図である。 回収ボックスの内部構造を示す斜視図である。 エンジン部の制御ブロック図である。 メインコントローラにおける満タン検出のための制御機能ブロック図である。 回収ボックスを監視するための制御ルーチンを示すフローチャートである。 実処理枚数とピクセル数との関係でトナー量を換算したピクセル数の推移を示す特性図（白黒画像形成）である。 実処理枚数とピクセル数との関係でトナー量を換算したピクセル数の推移を示す特性図（白黒画像／フルカラー画像形成混在）である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ エンジン部
３２ 定着部
５０ 感光体ユニット
５２ 感光体ドラム（像担持体）
６０ 現像器
６２ 露光ユニット
６４ 現像剤カートリッジ
６８、７０、７２ 中間転写体
７９ クリニーングユニット（クリーニング手段）
１５０ 回収ボックス
１５２ 第１の貫通孔
１５４ 第２の貫通孔
１５８ 仕切り壁
１６０Ａ、１６０Ｂ 底板部
１５６ 第３の貫通孔
１６２ 凸部
１６４Ｙ、１６４Ｍ、１６４Ｋ、１６４Ｃ 蓋付貫通孔
１６６ 隔壁
１６８Ｙ、１６８Ｍ、１６８Ｋ、１６８Ｃ キャリア回収領域
１７０ 第１の領域
１７２ 第２の領域
１７４ 満タン判別用仕切り壁
１７８ 開口部
２００ メイン電源管理部
２０２ メインコントローラ
２０４ ユーザーインターフェイス（異常回避手段）
２０６ 画像形成処理制御部
２０８ 光走査系コントロール部
２１０ 駆動系コントロール部
２１２ 帯電器コントロール部
２１４ 現像装置コントロール部（濃度調整手段）
２１６ 定着器コントロール部
２１８ ユニット装填状態管理部
２２２ 光電センサ（ニヤフルセンサ）
２５０ ニヤフル状態判別部
２５２ メッセージ出力部
２５４ 満タン判別起動指示部
２５６ 画像データ取込部
２５８ 吐き出し量読出部
２６０ ピクセルＰ_G換算部（第１の演算手段）
２６２ ピクセルＰ_H換算部（第２の演算手段）
２６４ 加算部
２６６ 比較部
２６８ 基準値Ｐ_C記憶部
２７０ 満タン状態判定部（満タン判別手段）

Claims (3)

1. 像担持体に表面に対して近接される帯電部材へ所定の電圧を印加することで、前記像担持体の表示を一様に帯電するための帯電手段を備え、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を少なくともトナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、現像手段で現像された像担持体上のトナー画像を直接、或いは中間転写体を介して記録媒体へ転写する転写手段と、前記転写手段で転写された記録媒体上のトナー画像を定着する定着手段と、を備えた画像形成装置であって、
   前記現像手段に貯留されているトナーを補給又は吐き出すことで、当該現像手段による現像濃度を調整する濃度調整手段と、
   前記像担持体上のトナー画像を転写したときに発生する転写残トナー、或いは前記濃度調整手段で吐き出しを行ったときに発生する吐き出しトナーを含む不要トナーを取り込み、像担持体面及び中間転写体面をクリーニングするクリーニング手段と、
   前記クリーニング手段で取り込んだ不要トナーを回収する回収ボックスと、
   前記回収ボックスに回収した不要トナーの量が、当該回収ボックスの不要トナー貯留許容量よりも所定量少ないニヤフル状態を検出するニヤフルセンサと、
   前記ニヤフルセンサによって回収ボックス内の不要トナーのニヤフル状態を検出した後の、前記画像データに基づく実処理量を演算する第１の演算手段と、
   前記ニヤフルセンサによって回収ボックス内の不要トナーのニヤフル状態を検出した後の、前記濃度調整手段によるトナー吐き出し量を疑似処理量に換算する第２の演算手段と、
   前記実処理量と前記疑似処理量との合算値が基準値に達した場合に、前記回収ボックスの満タンを判別する満タン判別手段と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記実処理量及び疑似処理量が、画像の最小単位であるピクセル数に換算されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 像担持体に表面に対して近接される帯電部材へ所定の電圧を印加することで、前記像担持体の表示を一様に帯電するための帯電手段を備え、前記一様に帯電された像担持体へ画像データに応じて光ビームを照射することで静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を少なくともトナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、現像手段で現像された像担持体上のトナー画像を直接、或いは中間転写体を介して記録媒体へ転写する転写手段と、前記転写手段で転写された記録媒体上のトナー画像を定着する定着手段と、を備えた画像形成装置に用いられ、前記像担持体上の不要トナーを取り込み回収する回収ボックスであって、
   前記回収ボックスは、回収容積が相対的に小さい第１の領域と、相対的に大きい第２の領域に仕切り壁によって仕切られており、
   前記第１の領域には、回収したトナー量が、当該回収ボックス全体のトナー貯留許容量よりも所定量少ないニヤフル状態となったときに、貯留されているトナーの一部が収容される凹陥部が形成され、
   装置本体側には、前記回収ボックスの装填状態で、前記凹陥部に収容されるトナー有無を検出するニヤフルセンサが配設され、
   前記仕切り壁には、前記第１の領域に貯留されていくトナーが当該第１の領域の容積に対してニヤフル状態になった時点で、前記凹陥部にトナーが収容されるように、前記第２の領域から第１の領域へトナーが流入する開口部が形成されている、ことを特徴とする画像形成装置用回収ボックス。

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